液压式电子控制动力转向系统

    液压式电控动力转向系统是在传统液压式动力转向系的基础上增设转向助力电子控制装置构成的，与传统液压动力转向系统相比，其主要优点是：在低速转向时可以减轻转向力以提高汽车的转向操纵性，在高速时则可适当增大转向力，以改善“路感”，提高汽车的转向操纵稳定性。根据液压式电控动力系统的控制方式不同，可分为流量控制式，反力控制式和阀增益（灵敏度）控制式三种类型。流量控制式电控动力转向由于存在转向响应较差的缺点，已较少采用，反力控制式动力转向系统是一种通过车速传感器和电子控制装置操纵电磁阀，进而控制转向控制阀反力室油压，从而改变转向输入，输出增益倍率的系统，其转向刚度大，具有较大的转向力选择自由度，“路感”好，可变阀灵敏度控制式动力转向系统是采用车速传感器和电子控制装置操纵电磁阀，直接控制转向阀控制转向阀油压增益倍率的系统，具有结构简单，转向力选择自由度大，“路感”自然和转向特性好的优点。

    第一节 流量控制式EPS

    一、系统组成与工作原理

    流量控制式EPS主要由整体式液压动力转向器、动力转向油泵即管路、电磁阀、车速传感器和电子控制单元（俗称动力转向电脑）等组成。电磁阀安装在动力转向器（或动力缸）的高、低压油道之间。当电磁阀完全开启时，高压油即被旁路泄压，使助力油缸失去助力作用——此时的“路感”最强，但转向液最沉，当电磁阀部分开启时（常用占空比例）。高压油道即被部分旁路，高压油道被部分分流泄压，使动力缸的助力作用减小——此时转向略沉，但“路感”增强。电脑根据车速传感器提供的车速信号，按预定程序确定电磁阀的开度（即旁路流量），并向电磁阀发出占空比型号控制旁路流量。一般情况下，车速越高，转向阻力越小，电脑控制的电磁阀通电占空比越大，转向助力作用也越小，反之，使转向助力增加。通常情况下，流量控制式EPS还设有转向角速度传感器，以便使电脑感知汽车急转弯或连续转弯工况，并对该工况实施较大助力增益控制，提高汽车的转向操纵性。 

    二、流量控制EPS工作性能与失效分析

    流量控制式EPS是一种利用电子控制单元和庞统电磁阀根据车速信号调节液压动力转向系统供油量和压力，从而改变动力油缸加力程度，以控制转向力，获取较好的治安想“路感”的系统。他是在原液压动力转向系统的基础上增加压力油流量（压力）控制装置构成，所以结构简单、成本低。在电控装置失效后，可自动转变为普通液压动力转向，使用安全性好。但在较高车速下动力转向系统油压降到极限时，会产生快速转向助力不足，响应较慢等缺点，使它的使用受到一定限制。

    第二节 反力控制式EPS

    一、系统组成与工作原理

    反力控制式EPS的组成与工作原理如图5-2-10所示。主要由转向控制阀、分流阀及固定节流小孔，电磁阀，动力油缸，转向油泵、车速传感器和电子控制单元（ECU）等组成。他的主要结构特点是在转向控制转阀阀芯的前端加装了两队反力柱塞。

    我们知道，转向控制阀的阀体与阀芯间装有扭力弹簧，在转向时施加在转向盘上的转向力矩引起扭力弹簧的变形，使阀芯与阀体发生相对角位移而改变油路，实现对转向加力的控制。此时，所需施加在转向盘上的转向力大小取决于扭转力弹簧所需力矩的大小。在转向控制阀阀芯前端加装反力柱塞后，两组对称布置的反力柱塞外端受到由电磁阀调节的液压力作用，而内端压顶在阀芯前端的“一”字形翼板上，其压力可对阀芯形成力矩。转动转向盘时，需克服扭力弹簧的扭力矩和反力柱塞力矩的合力矩后，方可使阀芯与阀体善生相对角位移，实现转向液压助力。

    在图5-2-10中所示系统中，固定节流小孔和分留阀向电磁阀和反力柱塞一侧分配一股稳定的液压油流量，电磁阀则在ECU脉冲信号占空比的控制下调节反力柱塞一侧的液压油回流量，从而控制反力柱塞反作用力的大小。当汽车停驶或行驶速度较低时，EUC使通过电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀的平均开度增加，分流液压油的回流量增加，作用于范例柱塞的背压减小，转向时只需要较小的转向力矩饥渴克服扭力弹簧弹力和反力柱塞的合力矩使控制阀的牛力弹簧产生扭转变形而实现转向助力——低速时轻便转向。当汽车行驶速度较高时，EUC使听过电磁阀线圈的平均电流减小，电磁阀的平均开度减小，分流液压油的回流量减小，作用于反柱塞的背压增加，转向时需要较大的转向力矩才能克服扭力弹簧弹力柱塞的合力矩使控制阀的扭力弹簧产生扭转变形而实现转向助力——高速时形成较强的转向“路感”。

    二、工作性能与失效分析

    从图5-2-10所示的系统工作原理和节后可以看出，反力控制式动力转向系统在电控装置失效时的情况下不同于流量控制式动力转向系统。流量控制式EPS在电控装置失效而使电磁阀上无控制信号时，也将变为普通液压动力转向系统，使高速转向时的“路感”下降，而反力控制式EPS在电控装置失效而使电磁阀上无控制信号时，将会保持最大的转向“路感”，使低速转向时方向较为沉重。

    反力控制式动力转向系统的主要优点是可以再较大车速范围内获得良好的转向“路感”。但其主要缺点是结构复杂，价格相对较高。

    第三节 阀增益（灵敏度）控制EPS

    一、系统组成与工作原理

    下面以89地平线汽车所采用的阀灵敏度控制式动力转向系统为例来说明其构造和工作原理。系统构造成图5-2-14.

    该系统是在对转阀式动力转向控制阀进行了局部改造的基础上家长了电磁阀，车速传感器和电子控制单元后构成的。如图中所示，该转向阀在普通转阀结构的基础上，在阀体通向动力油缸左、右腔油孔1R和1L的外侧增加了高速专用泄油孔3R和3L。高速专用泄油孔3R和3L经过外油道相互连通，并在连通油道上装置了开关电磁阀6,。电脑根据车速信号控制电磁阀6的开关，控制进入控制阀内液压油的分流量，直接改变动力转向控制阀的油压增益（又可称为灵敏度），进而控制动力缸的助力强度，获得较好的转向“路感”。

    系统的工作原理过程如下：

    1.汽车直行时

   控制阀处于直行状态时，控制阀进油口P、1R动力缸有口和高速专用卸油口3R、3L均与阀芯上的回油口2R和2L连通，系统处于低压卸荷状态，动力缸不产生助力作用。

    2.汽车右转时

    当汽车右转向时，阀芯在转向力矩的作用下与阀体产生顺时针方向相对较为一，发欣赏的凸齿轮首先将阀体上通向动力缸左腔的油口1L与进油口P隔离。，并使1L高速卸油口3L与阀芯上的左腔回油口2L连通，同时，使阀体进油口P与通向动力缸右腔的油口1R之间的开度加大，1R与高速卸油口3R间的开度减小，3R与阀芯上的右腔回油口2R隔离。此时，由转向油泵经控制阀进油口P进入控制阀的液压油分两路从发内流出，第一路经动力缸右腔油口1R流向动力缸右腔，产生助力推力，另一路则经过1R和3R间的缝隙，3R口，电磁阀6和3L口，最后经阀芯上的左腔回油口2L流回油箱，形成旁路流量。

    在上述过程中，动力油缸助力作用的大小取决于有1R与3L之间缝隙形成的高速专用卸油孔的开度和电磁阀的开度两个因素。可分两种情况加以说明，一是在电子单元的控制下，车速较低时，电磁阀的开度较小，旁路流量小，助力作用强，转向轻便，随着车速的提高，电磁阀的开度也线性增大，旁路流量增加，动力缸的助力作用减小，使高速形式的转向“路感”增强，二是当车速不变时，施加在转向盘的力越小（轻柔转向时），阀芯角位移越小，高速专用泄油孔的开度越大，转向助力作用就越小，施加在转向盘上力越大（快速转向时），高速专用斜油孔的开度就越小，主力作用就越大。

    由此可见，阀增益控制式动力转向系统不仅可由电脑根据车速的高低调节转向助力的强度，还可以根据所施加转向力的大小（转向速度），由机械装置自动调节转向助力的强度，使驾驶员获得自然的转向“路感”和良好的速度特性。

    3.汽车左转向时

    在汽车左转向时的作用原理与右转向时相似，制有作用方向相反。

    二、主要元件的构造与工作原理

    1.控制阀及液压系统工作原理

    图5-2-15所示为阀增益控制制式动力转向系统控制阀及液压系统等效回路。右转向时，1L的截止，3L2L导通形成左腔回油通路，1R导通，2R截止形成右腔充油通路，3R和电磁阀部分导通，并经2L形成用于调节增益阀的旁路通路。动力缸产生的助力强度取决于高速专用回油孔3R的开度和电磁阀的开度。

    左转向时的情况略。

    2.电子控制单元与电磁阀

    电磁阀为开关型电磁阀，其开度随控制信号平均电流的增加而增大，电子控制单元从车速表处接受车速信号，并随车速的增加向电磁阀输出占空比增加的脉冲控制信号，并随车速的增加向电磁阀输出占空比增加的脉冲控制信号，控制电磁阀的平均开度，进而控制转向控制阀的转向助力增益（灵敏度）。

    三、阀增益控制EPS工作性能与失效分析

    阀增益控制EPS采用直接改变动力转向控制阀油压增益的方法调节转向助力的强度，以获得自然的转向“路感”和良好的转向速度特性，具有结构简单，不见少和价格相对较低的特点。

    从系统工作过程中可以看出，当系统的电控装置失效而使电磁阀线圈无电流通过时，该系统将回归为一普通液压动力转向系统。

    小结

    1.液压式电控动力转向系统是在传统液压动力转向系统的基础上增加转向助力电子控制装置构成的。

    2.液压式电动动力转向系统以控制方式不同可分为流量控制式，反力控制式和阀增益控制式三种类型，其中以阀增益控制式效果最好。

    3.流量控制式EPS的电子控制单元根据车速变化，利用旁路电磁阀直接调节转向控制阀高，低压油路间的旁路流量，从而降低高速转向时的加力倍率，提高高转速转向时的“路感”。

    4.流量控制式EPS电子控制单元根据车速传感器信号向旁路电磁阀输出占空比控制信号，车速越高控制信号占空比越大，电磁阀开度越大，旁路流量越大，加力倍率越小，转向路感增强。

    5.通过波动与电子控制单元相连的模式开关可以进行标准路感、低路感和高路感选择，带有角速度传感器的系统还可自动对急转弯等特殊工况进行最优化控制。

    6.反力控制式EPS电子控制单元相连的模式开关可以进行标准路感。低路感和高路感选择，带有转向角速度传感器的系统还可自动对急转弯等特殊工况进行最优化控制。

    7.反力控制式EPS中，反力室反力油压受电子控制单元和电磁阀控制并与车速相关，反力油压通过反力柱塞作用在转阀阀芯（即转向轴)上形成与转向方向相反的阻力矩，从而实现对转向路感的调节。

    8.反力控制式EPS电子控制单元向电磁阀输出的控制信号电流随车速提高而减小，使反力室油压升高，转向路感增强。

    9.阀增益控制式EPS在控制转阀上增加了带电磁阀高速泄油孔，电子控制单元根据车速信号控制电磁阀的开度，直接控制转向阀的油压增益，以获得好的路感。

    10.阀增益控制式EPS的转向控制转阀进行改进，转向路感不仅受电子控制单元的控制，还可由转阀根据转向盘上的转向力大小进行自动调节，所以使用效果好。

    11.在电控装置失效而使电磁阀无电流时，流量控制式可自动转换为普通液压动力转向系统，反力控制式则会保持最大转向路感，而增益阀控制式也会自动变为普通液压动力转向路感，它们都具有良好的安全性。

欢迎转载专汽之都网 - 专用车报价,配件,资讯,服务,视频,图片全知道文章，转载请注明出处!本文网址：http://www.zqzd.com/Article/Detail/65047